Флуор утворює одну просту речовину — фтор F₂.

ІСТОРІЯ ВІДКРИТТЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ.

Відомі деякі випадки стародавнього використання флюориту, головного джерела фтору, як декоративного матеріалу. Однак археологічні знахідки рідкісні, можливо, частково через м'якість каменю. Дві римські чаші з перського флюориту були відкриті і в даний час виставлені в британському музеї. Пліній Старший описав м'який камінь з Персії, який використовувався в чашах, що, можливо, був флюоритом.

Різьблення з флюориту приблизно з 1000 року н.е. були виявлені в Америці в індіанських похованнях.

Перша сполука фтору — флюорит (плавиковий шпат) CaF₂ — описана в кінці XV століття під назвою «флюоро».

У 1529 році Ґеорґій Аґрікола описав флюорит як добавку, що використовувався для зниження температури плавлення металів під час плавки. Назва пізніше перетворилася на плавиковий шпат (як і раніше використовується), а потім на флюорит. Пізніше визначено, що за складом флюорит це кальцій дифторид.

Плавикову кислоту використовували в травленні скла з 1720 року Андреас Сигізмунд Маргграф спочатку описав її в 1764 році, коли нагрівав флюорит з сірчаною кислотою, і отриманий розчин, який роз'їдав його скляний посуд.

У 1771 році Карл Шеєле повторив експеримент отримав плавикову кислоту. При обробці мінералу флюориту CaF₂ сульфатною кислотою він виділив HF у вигляді водного розчину. Ця подія розглядається в історії хімії як відкриття Флуору.

Аналогію з Хлором запропонував в 1810 р Андре Ампер, його підтримав Гемфрі Деві. Деві вивчив розчинення скла в плавиковій кислоті.

Карл Вільгельм Шеєле (1742–1786)

Ампер Андре-Марі (1775–1836)

Гемфрі Деві (1778–1829)

Початкові дослідження з одержання фтору були настільки небезпечні, що декілька експериментаторів 19-го століття були визнані "мучениками фтору" після нещасних випадків з фтористоводневою кислотою.

Деві, а також відомі французькі хіміки Джозеф Луї Гей-Люссак і Луї Жак Тенард зазнали сильних болів від вдихання газоподібного фтороводню; очі Деві були пошкоджені. Ірландські хіміки Томас і Джордж Нокс розробили апарат для роботи з гідроген фторидом, але, тим не менш, сильно отруїлись. Томас ледь не помер, а Джордж був інвалідом три роки. Бельгійський хімік Полін Лайєт і французький хімік Джером Ніклес намагалися повторити роботу Ноксів, але вони померли від отруєння HF, незважаючи на те, що вони знали про небезпеку.

Луї Жак Тенар (1777—1857)	Жозеф-Луї Гей-Люссак (1778—1850)
Полін Лайєт Чарльз Івалері (1818—1850)	Франсуа Джозеф Джером Ніклес (1820—1869)

Деві з Англії: отруєний, одужав. Джордж і Томас Нокс з Ірландії: обидва отруєні, один прикутий до ліжка 3 роки, відновилися. П. Лайєт з Бельгії: отруєний, помер. Джером Нікельс з Нансі, Франція: отруївся, помер. Джордж Гор з Англії: вибух суміші фтору та водню, ледь уникнув травм. Анрі Муассан Франції: кілька разів не смертельно отруювався, але скоротив життя.

Виділенню фтору перешкоджала надзвичайна корозійна активність як фтору, так і фтороводню, а також відсутність простого і відповідного електроліту. Едмонд Фремі постулював, що електроліз чистого фтороводню для отримання фтору є здійсненним і розроблений спосіб отримання безводних зразків з підкисленого калій біфториду; замість цього він виявив, що отриманий (сухий) гідроген фторид не проводив електричний струм.

Англійський хімік Джордж Гор також спробував електролізувати сухий HF і, можливо, зробив невелику кількість фтору в 1860 році.

Колишній учень Фремі Анрі Муассан продовжив дослідження, і після довгих спроб і помилок виявив, що суміш каій біфториду і сухого фтороводню є провідником, що дозволяє електроліз. Щоб запобігти швидкій корозії платини в його електрохімічних камерах, він охолоджував реакцію до надзвичайно низької температури в спеціальній ванні і виготовляв електролітичні комірки з більш стійкої суміші платини та іридію, а також використовував флюоритові пробки. У 1886 році, після 74 років зусиль багатьох хіміків, Муассан виділив фтор.

Фердинанд Фредерік Анрі Муассан
(1852–1907)

У публікації Муасса 1887 р. Описуються спроби реакції газоподібного фтору з кількома речовинами: сіркою (полум'я), воднем (вибухом), вуглецем (без реакції) і т. д. Пізніше Муассан розробив менш дорогий апарат для одержання фтору: мідного обладнання, захищене купрум фторидом.

У 1906 році, за два місяці до смерті, Муассан отримав Нобелівську премію з хімії з таким формулюванням:

… в знак визнання великих послуг, наданих ним у його дослідженні та виділенні фтору … Весь світ захоплювався великою експериментальною майстерністю, з якою Ви вивчали ту дику тварину серед елементів.

Масштабне виробництво фтору почалося під час Другої світової війни. Німеччина використовувала високотемпературний електроліз для виробництва тонн запланованого хлор трифториду, а проект Манхеттен використовував величезні кількості фтору для виробництва уран гексафториду для збагачення урану. UF₆ настільки ж агресивний, як і фтор, газоподібні дифузні установки потребують спеціальних матеріалів: нікель для мембран, фторполімери для ущільнень, і рідкі фторвуглеводні, як охолоджуючі речовини та мастильні матеріали. Ця зростаюча атомна промисловість пізніше призвела до післявоєнного флуорохімічного розвитку.

На початку століття компанія DuPont комерціалізувала основні фторохімічні продукти: гази холодоагенту (фреон) і політетрафторетилен (тефлон).

Назва «фтор» (від грец. φθορος — руйнування), запропонована Андре Ампером в 1810 році, використовується лише в грецькій (Φθοριο) та східнослов'янських мовах, а також у мовах, які запозичили цю назву з російської (наприклад, чуваська, таджицька чи монгольська).

У перекладі з давньогрецької назва простої речовини («фтор») означає «руйнування». «шкоду», «псування», «винищувати», «губити», «знищувати». Навряд чи стародавні греки були знайомі з чистим фтором, так і назву йому дали не вони, а Андре Ампер в 1810 році. Але суть вони вловили дуже точно: фтор — найбільш сильний окислювач із усіх існуючих хімічних елементів.

У багатьох країнах для елементу та речовини прийнято назви з коренем «флюор» від латинського fluere — «текти», за властивістю сполуки флуору, флюориту (CaF₂), знижувати температуру плавлення руди й збільшувати текучість розплаву.

В Україні в 1995 році було запроваджено назву для елемента № 9 Флуор (ДСТУ 2439-94 "Державний стандарт України "Елементи хімічні та речовини прості" чинний від 01.01.1995 року). Назву фтор залишено для позначення простої речовини F₂.

ПОШИРЕННЯ У ПРИРОДІ.

Флуор порівняно з іншими елементами з близькою атомною масою порівняно рідко зустрічається у Всесвіті. На Землі Флуор, по суті, міститься лише в мінеральних сполуках через свою реакційну здатність. Основне комерційне джерело Флуору — флюорит — звичайний мінерал.

Із поширенням у 400 часток на мільйон Флуор оцінюється як 24-й найпоширеніший елемент у Всесвіті. Це порівняно мало для легкого елемента. Усі елементи від атомного числа 6 (Карбон) до атомного числа 14 (Силіцій) в сотні чи тисячі разів більш поширені, ніж Флуор, крім елеметна №11 (Натрій). Флуор такий рідкісний, оскільки він не є продуктом звичайних процесів ядерного синтезу в зірках. І будь-який створений Флуор всередині зірок швидко усувається завдяки сильним реакціям ядерного синтезу — або з Гідрогеном з утворенням Оксигену та Гелію, або з Гелієм з перетворенням на Неон та Гідроген.

У космосі Флуор зазвичай поєднується з Гідрогеном, утворюючи фтористий водень. (Ця сполука була запропонована як відслідковувач, який дозволяє відстежувати водойми у Всесвіті.) Крім HF, в міжзоряному середовищі спостерігається одноатомний Флуор. Катіони Флуору були помічені в планетарних туманностях і в зірках, включаючи наше Сонце.

Флуор досить поширений у природі. Процентний вміст його в земній корі наближається до вмісту таких елементів, як Нітроген, Сульфур, Хром, Марганець і Фосфор. Промислове значення мають, однак, тільки два фтористих мінерали – плавиковий шпат і кріоліт. Крім того, фтор входить в порівняно невеликій кількості до складу апатитів. При переробці природних фосфатів на штучні добрива як побічні продукти одержують фтористі сполуки.

Вміст фтору в атомних відсотках в природі показано в таблиці:

У природі значні скупчення фтору містяться, в переважно, в мінералі флюорите (CaF₂), що містить за масою 51,2% Ca і 48,8% F. Кларк в земній корі 650 г/т.

Відносно багаті Флуором рослини сочевиця і цибуля.

Вмістом у ґрунті Флуор зобов'язаний вулканічним газам, за рахунок того, що в їх склад зазвичай входить велика кількість фтороводню.

ОДЕРЖАННЯ.

Промисловий метод

Промисловий спосіб отримання фтору включає видобуток і збагачення флюоритових руд (переважно флуориту CaF₂), сульфатнокисле розкладання їх концентрату з утворенням безводного HF і його електролітичне розкладання.

Близько 20% виробленого HF — це побічний продукт виробництва добрив. При цьому утворюється гексафторосилікатна кислота (H₂SiF₆), яка переробляють на HF термічно та шляхом гідролізу:

Промислове виробництво фтору здійснюється електролізом розплаву кислого калій фториду KF·2HF (часто з добавками літій фториду), який утворюється при насиченні розплаву KF гідроген фторидом до вмісту 40-41% HF. Процес електролізу проводять при температурах близько 100 °C в сталевих електролізерах зі сталевим катодом і вугільним анодом.

ПРОМИСЛОВЕ ОДЕРЖАННЯ Фтору

Лабораторний метод

• У лабораторних умовах фтор можна отримувати за допомогою показаної установки.

  
  Схема лабораторної установки для виробництва фтору

  У мідну посудину 1, заповнену розплавом KF·3HF, поміщають мідну посудину 2, що має отвори в дні. У посудину 2 поміщають товстий нікелевий анод. Катод поміщається в посудину 1. Таким чином, в процесі електролізу газоподібний фтор виділяється з трубки 3, а водень — з трубки 4. Важливою вимогою є забезпечення герметичності системи, для цього використовують пробки з кальцій фториду з мастилом з плюмбум(II) оксиду і гліцерину.

  В даній установці використовується електрохімічний процес:

  2HF → H₂ + F₂.

  ВІДЕО: Лабораторна установка для одержання фтору
  
  Переглянути відео

• У 1986 році, під час підготовки до конференції з приводу святкування 100-річчя відкриття фтору, Карл Крісте відкрив спосіб чисто хімічного отримання фтору з використанням реакції у фтороводородной розчині K₂MnF₆ і SbF₅ при 150 °C:

  2K₂MnF₆ + 4SbF₅ → 4KSbF₆ + 2MnF₃ + F₂↑

  

  Хоча цей метод не має практичного застосування, він демонструє, що електроліз необов'язковий; крім того, всі компоненти для даних реакцій можуть бути отримані без використання газоподібного фтору.

  2KMnO₄ + 2KF + 10HF + 3H₂O₂ → 2K₂MnF₆ + 8H₂O + 3O₂↑

  Суть реакції полягає в тому, що під час взаємодії між K₂MnF₆ з SbF₅ утворюється нестабільний синьо-фіолетовий MnF₄. Цей манган тетрафторид розкладається на F₂ і MnF₃ при температурі вище 150 °C.